材料物理性能資料終極版

1、材料物理性能復(fù)習(xí)資料整理一、名詞解釋物質(zhì)的磁化：物質(zhì)在磁場中受磁場的作用呈現(xiàn)一定磁性的現(xiàn)象。自發(fā)極化：鐵磁性材料在沒有外加H時，原子磁矩趨于同向排列而發(fā)生的磁化。軟磁材料：是指磁滯回線瘦長，g高、Hc小、Mr低，并且磁化后容易退磁的磁性材料。 硬磁材料：是指磁滯回線短粗，g低、H：大、M；高，并且磁化后很難退磁的磁性材料。 磁致伸縮：鐵磁體在磁場中被磁化時，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。PN結(jié)：是指在同一塊半導(dǎo)體單晶中P型摻雜區(qū)域N型摻雜區(qū)的交界面附近的區(qū)域。禁帶：在能帶結(jié)構(gòu)中能態(tài)密度為零的能量區(qū)間。超導(dǎo)電性：在一定條件下（溫度、磁場、壓力）材料的電阻突然消失的現(xiàn)象稱為超

2、導(dǎo)電性。馬基申定則：馬基申等人把固溶體電阻率看成由金屬基本電阻率p （T）和殘余電阻p殘組成。這表明在一級近似下，不同散射機(jī)制對電阻率的貢獻(xiàn)可以用加法求和。激活介質(zhì)：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的介質(zhì)具有對光的放大作用，稱為激活介質(zhì)。因瓦效應(yīng)：將與因瓦反常相關(guān)聯(lián)的其它物理特性的反常行為統(tǒng)稱為因瓦效應(yīng)。磁介質(zhì)：能被磁場磁化的物質(zhì)。技術(shù)磁化：是指在外磁場的作用下，鐵磁體從完全退磁狀態(tài)磁化至飽和的內(nèi)部變化過程。磁疇：是指在未加磁場時鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域。鐵電疇：鐵電體中自發(fā)極化方向一致的微小區(qū)域。N型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入5價元素（磷，砷，銻）使晶體中的自由電子的濃度極大 地增加而形成的以電子

3、為多子的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。第一類超導(dǎo)體：指大多數(shù)純金屬超導(dǎo)體，在超導(dǎo)態(tài)下磁通從超導(dǎo)體中全部逐出，具有完全的 邁斯納效應(yīng)（完全的抗磁性）。這類導(dǎo)體稱為第一類超導(dǎo)體。介質(zhì)損耗：電介質(zhì)在外電場作用下，其內(nèi)部會有發(fā)熱現(xiàn)象，這說明有部分電能已轉(zhuǎn)化為熱能 耗散掉，這種介質(zhì)內(nèi)的能量損耗稱為介質(zhì)損耗。光致發(fā)光：通過光的輻射將材料中的電子激發(fā)到高能態(tài)從而導(dǎo)致發(fā)光，稱為光致發(fā)光。杜隆-珀替定律：恒壓下，元素的原子摩爾熱容為25J/（Kmol）。二、簡答題請從能量式波長（頻率）范圍詳細(xì)劃分電磁波譜（1）無線電波波長從1081013nm（2）微波一波長從106108nm（3）紅外線-波長從 103106nm（

4、4）可見光波長 390700nm（5）紫外線-波長從10390nm（6）倫琴射線波長10-3100nm（7）Y射線一波長從 10-50.1nm解釋PN結(jié)正向?qū)щ姍C(jī)制（畫示意圖）當(dāng)外加正向電壓時，由于中性地的P區(qū)和N區(qū)的p比阻擋層小得多，故外加電壓都降落 在阻擋層上，由于外加正向電壓U與內(nèi)建電位差VD方向相反，因而使阻擋層兩端的電位 差由VD減小到（vd-u）。相應(yīng)地使阻擋層變窄，空間電荷量減小，以至于內(nèi)電場減小， 使載流子的漂移作用減弱，擴(kuò)散與漂移的平衡被破壞，擴(kuò)散作用大于漂移作用，結(jié)果產(chǎn) 生了從P區(qū)流向N區(qū)的正向電流。由于該電流是由多子擴(kuò)散形成的，故正向電流較大， 且隨U的責(zé)增大而迅速增大。

5、3.Q電子位移極化；儀子位移極化；偶極子取向極化；Q空間電荷極化。物質(zhì)鐵磁性產(chǎn)生條件（說明充分必要條件）鐵磁性產(chǎn)生的充分必要條件是：原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層，Rat/r3使A0。前者 指的是原子的本征磁矩（固有磁矩）不能為零，后者指的是要有一定的晶體點(diǎn)陣。為什么說所有物質(zhì)都是磁介質(zhì)當(dāng)介質(zhì)處于磁場中時，會使它所占據(jù)的空間的磁場發(fā)生變化。不同的物質(zhì)所引起的磁場 變化是不一樣的，空氣會使磁場略有增強(qiáng)，而鐵會使磁場增加得強(qiáng)烈，銅則相反，會使 磁場衰弱。這就是說，物質(zhì)在磁場中由于受磁場的作用而表現(xiàn)出一定的磁性，這種現(xiàn)象 被稱為物質(zhì)的磁化。即所有的物質(zhì)都能被磁化。通常把能磁化的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)。所以 說

6、所有的物質(zhì)都是磁介質(zhì)。超導(dǎo)體兩個基本特征和三個重要指標(biāo)是什么兩個基本特征：完全導(dǎo)電性、完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）三個重要指標(biāo)：臨界轉(zhuǎn)變溫度*、臨界磁場強(qiáng)度Hc、臨界電流密度Jc。溫度對抗磁性和順磁性的影響及原因溫度對抗磁性基本無影響，對順磁性影響很大。因?yàn)椋簻囟壬?，質(zhì)點(diǎn)熱振動加劇，對 磁矩排向的干擾增大，使磁矩的定向排向H方向困難，使磁化率降低。物質(zhì)的抗磁性是 由電子在外電場作用下的軌道運(yùn)動產(chǎn)生的，因此溫度對其基本無影響。8.電介質(zhì)材料主要性能指標(biāo)有哪些Q介電常數(shù)；耐電強(qiáng)度；損耗因素；Q體積和表面的電阻率。9.光纖結(jié)構(gòu)示意圖及光傳輸原理主要是利用光的全反射原理。包層的折射率比纖心略低，約1%,

7、兩層之間形成良好的光學(xué) 界面。當(dāng)光線從一端以適當(dāng)?shù)慕嵌热肷鋬?nèi)部時，將在內(nèi)外兩層之間產(chǎn)生全反射而傳播到另一 端。在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳播的光線其方向與纖維表面的法線所成夾角如果大于42o,則光線全部 內(nèi)反射，無折射能量損失。因而玻璃纖維能圍繞各個彎曲之處傳遞光線而不必顧慮能量損失。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電機(jī)理：在熱、光等外界條件的影響下，滿帶上的價電子獲得足夠的能量，躍過禁帶 躍遷至空帶而成為自由電子，同時在滿帶中留下電子空穴，自由電子和電子空穴在外加 電場的作用下定向移動形成電流。為什么金屬材料導(dǎo)電性隨溫度升高而降低量子學(xué)證明當(dāng)電子波在0K下通過一個理想的晶體點(diǎn)陣時，它將不會受到散射無阻礙地 傳播，這時

8、p =0，而。為無窮大，即此時的材料是一個理想的導(dǎo)體。只有在晶體點(diǎn)陣的 完整性以及由于晶體點(diǎn)陣離子的熱振動，晶體中的異類原子、位錯和點(diǎn)缺陷等使晶體點(diǎn) 陣的周期性遭到破壞的地方，電子波才會受到散射，從而產(chǎn)生阻礙作用，降低了導(dǎo)電性。對于金屬材料，當(dāng)溫度升高，離子熱振動的振幅越大，電子越易受到散射，阻礙作用越 大，因此金屬材料的導(dǎo)電性隨溫度升高而降低。畫出順磁物質(zhì)磁化過程示意圖并簡單解釋H順磁物質(zhì)磁化過程中磁化強(qiáng)度M與外磁場強(qiáng)度H呈線性關(guān)系，磁化率X為一極小的正常數(shù)。 也就是說M與H同向，順磁體在磁場中受微弱的引力。簡述超導(dǎo)體具有完全抗磁性的原因原因：外磁場在試樣表面感應(yīng)產(chǎn)生一個磁感應(yīng)電流。此電流所

9、經(jīng)路徑的電阻為零，所以它產(chǎn) 生的附加磁場總是與外磁場大小相等，方向相反，因而使超導(dǎo)體內(nèi)的合成磁場為零。于是表 現(xiàn)出完全的抗磁性。影響熱膨脹性能的因素Q相變的影響；成分和組織的影響；Q各向異性的影響；Q鐵磁性轉(zhuǎn)變的影響。熱容愛因斯坦、德拜模型前提及其與事實(shí)符合情況，不完全相符的原因愛因斯坦模型：假設(shè)：每個原子皆為一個獨(dú)立的振子，原子之間彼此無關(guān)，并且。=。1在T0e-以及T-0K時，與實(shí)驗(yàn)相符得很好。但是在中溫區(qū)域，理論值比實(shí)驗(yàn)值下降得 快。原因在于愛因斯坦模型假定原子振動不相關(guān)，且以相同頻率振動，而實(shí)際晶體中，各原 子的振動不是彼此獨(dú)立地以同樣頻率振動，而是原子間有耦合作用，點(diǎn)陣波的頻率也有

10、差異。溫度低時這一效應(yīng)尤其顯著。拜德模型：假設(shè)：考慮晶體中點(diǎn)陣的相互作用，將格波看成是彈性波。每個諧振子的頻率不同，頻 率范圍從0到m。德拜模型比起愛因斯坦模型有了很大進(jìn)步，且理論值跟實(shí)驗(yàn)值符合得很好。但是對于原 子振動頻率較高的部分不適用，對一些化合物的熱容計(jì)算不符。解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象。 原因在于晶體畢竟不是一個連續(xù)體。對于金屬類晶體，沒有考慮自由電子的貢獻(xiàn)。鐵磁性材料技術(shù)磁化機(jī)制（基于磁疇觀點(diǎn)討論）技術(shù)磁化包含兩種機(jī)制：壁移磁化和疇轉(zhuǎn)磁化。我們分三個區(qū)段討論。第一區(qū)段：在磁化的起始階段，磁場作用較弱，對于自發(fā)磁化方向與磁場方向成銳角的 磁疇，由于其靜磁能低的有利地位而發(fā)生了擴(kuò)張，而成鈍角的磁

11、疇則縮小。這個過程是 通過磁疇壁的遷移來完成的，這種磁壁的遷移使得材料宏觀上表現(xiàn)出微弱的的磁化，這 種磁化時可逆的。這個區(qū)域就是磁壁可逆遷移區(qū)。第二區(qū)段：越過第一區(qū)段后，若外磁場繼續(xù)增強(qiáng)，則疇壁將會發(fā)生瞬時的跳躍。換言之， 某些與磁場成鈍角的磁疇壁將瞬時轉(zhuǎn)向與磁場成銳角的易磁化方向。由于大量原子磁矩 的瞬時轉(zhuǎn)向，因此表現(xiàn)出強(qiáng)烈地磁化，磁化曲線急劇上升，磁導(dǎo)率很高，此時這種磁化 是不可逆的。這個區(qū)域稱為疇壁不可逆遷移區(qū)。第三區(qū)段：由于晶軸通常與外磁場不一致，故當(dāng)外磁場繼續(xù)增大時，整個晶體單疇的磁 矩方向?qū)⒅饾u轉(zhuǎn)向外磁場方向。這種磁化過程稱為磁疇的旋轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)動需要相當(dāng)大的 能量，顯然外磁場要做功

12、，所以磁化進(jìn)行的非常緩慢。這個區(qū)段稱為磁疇旋轉(zhuǎn)區(qū)。從導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體材料能帶結(jié)構(gòu)分析導(dǎo)電性能不同原因金屬導(dǎo)體的能帶分布通常有兩種情況，一是價帶和導(dǎo)帶重疊，而無禁帶；二是價帶未被 價電子填滿，所以其本身就是導(dǎo)帶。在這兩種情況下的價電子就是自由電子，所以金屬導(dǎo)體 即使是在溫度較低的情況下仍有大量的自由電子，具有很強(qiáng)的導(dǎo)電能力。半導(dǎo)體與絕緣體的能帶分布中均是滿價帶和空導(dǎo)帶，且有禁帶。兩者的區(qū)別僅僅是禁帶的寬 度。半導(dǎo)體的禁帶寬度小，在室溫下一部分價電子能獲得大于的能量躍遷到導(dǎo)帶中去成 為自由電子，同時在價帶中形成空穴，這樣半導(dǎo)體就具有一些導(dǎo)電能力。而絕緣體的禁帶寬 度大，在室溫下幾乎沒有價電子能夠躍遷到導(dǎo)帶中去，所以基本沒有導(dǎo)電能力。畫出鐵磁性材料磁滯回線，標(biāo)注每個交點(diǎn)所代表物理意義（用符號），在圖下方注釋各 符號物理名稱Ms一飽和磁化強(qiáng)度；Mr-剩余磁化強(qiáng)度；Hc一磁矯頑力；Hs一飽和磁場強(qiáng)度；畫出鐵磁性、亞鐵磁性、反鐵磁性材料的磁化率-溫度（x-T）關(guān)系曲線并分析快走性反快成性亞快鑿性鐵磁體跟亞鐵磁體類似，在溫度大于居里點(diǎn)時，隨著溫度的升高，磁化率均降低；而反 鐵磁體則比較特殊，在ttn段，跟鐵磁體類似。電介質(zhì)產(chǎn)生電擊穿過程。過程：強(qiáng)電場作用下，少數(shù)能量高的自由電子”，沿反電場方向運(yùn)